導(dǎo)語(yǔ)：高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育3D打印技術(shù)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：3D打印技術(shù)依靠先進(jìn)的解決方案、龐大的市場(chǎng)需求、獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，逐步廣泛地應(yīng)用于高校教育各細(xì)分領(lǐng)域。但是我國(guó)高校關(guān)于3D打印課程的教育體系尚未完善，研究出更適合學(xué)生的教育體系是當(dāng)前的重要任務(wù)。文章以雙創(chuàng)教育為背景，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，將3D打印技術(shù)與STEAM教育理念恰當(dāng)融合，改進(jìn)傳統(tǒng)教育體系的不足，探索更適合學(xué)生成長(zhǎng)的教育體系。最后，將此教學(xué)體系應(yīng)用于高校，取得了良好成效。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育；STEAM教育；3d打印技術(shù)；教學(xué)模式

一、引言

在人類社會(huì)不斷發(fā)展過(guò)程中，創(chuàng)新扮演了重要的角色。2015年兩會(huì)政府報(bào)告中，總理提出要“把億萬(wàn)人民的聰明才智調(diào)動(dòng)起來(lái)，就一定能夠迎來(lái)萬(wàn)眾創(chuàng)新的新浪潮”。為此，一些高校遵循教育部的相關(guān)政策，加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“雙創(chuàng)”）人才的培養(yǎng)，理念和實(shí)踐也在不斷與時(shí)俱進(jìn)，開始了“雙創(chuàng)”探索[1]。

二、3D打印技術(shù)在“雙創(chuàng)”中的角色

3D打印技術(shù)，即快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用金屬或塑料來(lái)黏結(jié)材料，是一種通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，3D打印技術(shù)市場(chǎng)潛力巨大，成為衡量國(guó)家制造業(yè)是否發(fā)達(dá)的標(biāo)志，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”[2]。作為一種綜合性技術(shù)，3D打印涵蓋機(jī)械基礎(chǔ)、電子電工基礎(chǔ)、機(jī)電控制技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等方面的綜合知識(shí)，具有極高的科學(xué)技術(shù)水平。

三、我國(guó)3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

我國(guó)本科教育在3D打印技術(shù)和人才培養(yǎng)方面尚處于探索階段，整體水平不高，在服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面存在諸多問(wèn)題，具體反映在如下方面。1.內(nèi)容呆板乏味。縱觀整個(gè)國(guó)內(nèi)高校，尤其是一本類院校開設(shè)的3D打印課程，認(rèn)知教育內(nèi)容所占比重較小，主要強(qiáng)調(diào)操作過(guò)程、參數(shù)設(shè)置和概念講解。學(xué)生在不了解3D打印技術(shù)的前提下，很難真正掌握3D打印技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，故也難以對(duì)3D打印技術(shù)巨大的發(fā)展前景產(chǎn)生共鳴。2.教學(xué)形式單一。目前，由于教學(xué)用3D打印機(jī)配置比例較小，本科院校一般采用前期課堂理論教學(xué)加少量學(xué)時(shí)觀摩3D打印的教學(xué)形式。極少數(shù)具有大規(guī)模3D打印實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)教學(xué)能力的學(xué)校，雖然能允許學(xué)生自主上機(jī)操作，但其打印對(duì)象往往來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的成熟模型或者是學(xué)生憑借興趣設(shè)計(jì)的一些簡(jiǎn)單模型。由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及行業(yè)專家的參與度不夠，學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的真正魅力認(rèn)識(shí)不足。3.實(shí)訓(xùn)目標(biāo)與市場(chǎng)脫節(jié)。目前尚未與市場(chǎng)掛鉤，或者說(shuō)還沒(méi)有形成市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的3D打印教育實(shí)訓(xùn)模式。學(xué)生的3D打印作品，僅與自己的興趣相關(guān)，而學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)能力、作品價(jià)值缺乏清晰的認(rèn)識(shí)。這使得學(xué)生空有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情，而無(wú)法借助3D打印技術(shù)，進(jìn)行有目的、有意義的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練。

四、基于STEAM教育理念的互聯(lián)網(wǎng)+3D打印課程教學(xué)模式改革

針對(duì)上述局限性，湘潭大學(xué)“基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳統(tǒng)3D打印教學(xué)課程體系改革”省級(jí)教改項(xiàng)目課題組聯(lián)合相關(guān)企業(yè)合作開發(fā)了“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”教學(xué)管理系統(tǒng)。該教學(xué)管理系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)執(zhí)行相關(guān)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)，為教師創(chuàng)建一個(gè)具體化、可操作的平臺(tái)，讓學(xué)生體驗(yàn)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行過(guò)程的工程教育氛圍，有利于教學(xué)活動(dòng)的開展。1.可實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)3D打印教程的初期階段，須掌握3D打印課程的理論基礎(chǔ)知識(shí)，教學(xué)管理平臺(tái)配有相關(guān)課程和教學(xué)視頻，指導(dǎo)教師可以利用該平臺(tái)將教學(xué)內(nèi)容推送到教室主屏、個(gè)人電腦、發(fā)言學(xué)生屏幕、制定小組屏幕及學(xué)生終端，學(xué)生亦可通過(guò)App同時(shí)訪問(wèn)屏幕內(nèi)容。系統(tǒng)還提供對(duì)PPT講義的現(xiàn)場(chǎng)反饋支持，教師可以把PPT講義分發(fā)給學(xué)生，學(xué)生則對(duì)每一頁(yè)P(yáng)PT的學(xué)習(xí)效果做現(xiàn)場(chǎng)反饋。2.可實(shí)現(xiàn)分組教學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)的實(shí)訓(xùn)階段，教學(xué)管理平臺(tái)具有分組討論、組內(nèi)分享、組間共享以及多屏呈現(xiàn)等功能。分組討論：在學(xué)生操作3D打印機(jī)之前，該平臺(tái)可對(duì)學(xué)生無(wú)限制分組，并將不同3D打印模型任務(wù)分發(fā)給不同小組，學(xué)生任意選擇加入或者退出小組。組內(nèi)分享：該平臺(tái)能拍攝每組討論和操作流程情況，將高清音視頻、多格式文件以及屏幕操作與組內(nèi)成員討論。3.可實(shí)現(xiàn)智能管理。該平臺(tái)支持管理員預(yù)先導(dǎo)入或編輯學(xué)生花名冊(cè)、教師賬號(hào)信息，便于教師使用；教學(xué)管理人員、督導(dǎo)組教師可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看課堂教學(xué)情況；系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程配置、監(jiān)控和升級(jí)維護(hù)。

五、互聯(lián)網(wǎng)+3D打印技術(shù)與STEAM教育理念融促機(jī)制研究初探

如何在“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”教學(xué)管理系統(tǒng)中加強(qiáng)師生交流學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，是本課程教學(xué)實(shí)踐成功與否的關(guān)鍵所在[3，4]?？紤]到STEAM理念（Sci-ence、Technology、Engineering、Art和Mathematics的縮寫）倡導(dǎo)用跨學(xué)科的方法教授科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)方面的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生不斷更新專業(yè)知識(shí)，以適應(yīng)快速變化的社會(huì)生活[3]，因此，在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)始終遵循STEAM教育理念。更重要的是，通過(guò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+3D打印技術(shù)與STEAM教育理念的融合和促進(jìn)，學(xué)生在主動(dòng)參與和充分交流中激發(fā)研究與探索的興趣，學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方式與研究方法，體驗(yàn)“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印技術(shù)”的應(yīng)用過(guò)程，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。該融促機(jī)制可抽象為“兩融合”和“三層面”的建設(shè)，具體概述如下。（一）“兩融合”“兩融合”是核心基礎(chǔ)，也是3D打印教學(xué)過(guò)程必不可少的一步，包括“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印技術(shù)”和“STEAM理念”兩平臺(tái)交叉融合，能及時(shí)解決傳統(tǒng)3D打印在應(yīng)用推廣中遇到的困難與問(wèn)題。一直以來(lái)，我們的傳統(tǒng)教育理論性太強(qiáng)，難以激發(fā)學(xué)生興趣，而且長(zhǎng)期的應(yīng)試教育降低學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、想象力及創(chuàng)造力。（二）“三層面”3D打印設(shè)備普及化、3D打印場(chǎng)所基地化屬于支撐層面范疇。2014年，學(xué)校投入專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，建立工程實(shí)訓(xùn)大樓，里面擁有3D打印基地和近200臺(tái)3D打印設(shè)備與多媒體教學(xué)設(shè)備，以此作為學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意孵化中心?；刂贫送晟频墓芾硐到y(tǒng)，向?qū)W生開放所有資源，保證項(xiàng)目人員的即時(shí)無(wú)障礙準(zhǔn)入。3D打印學(xué)術(shù)討論日?；?、3D打印訓(xùn)練多樣化、3D打印競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)化、3D打印競(jìng)賽國(guó)際化屬于運(yùn)作層面范疇。

學(xué)校會(huì)不定期地舉辦3D打印學(xué)術(shù)沙龍和數(shù)量眾多的跨學(xué)科講座?？鐚W(xué)科討論正與STEAM教育理念相契合，因?yàn)槊块T學(xué)科都蘊(yùn)含豐富的資源。3D打印技術(shù)是一個(gè)使個(gè)人制作能力無(wú)限擴(kuò)大的技術(shù)，可以生產(chǎn)出一些使用工具或者機(jī)器原型。當(dāng)這些原型或者工具被投資生產(chǎn)時(shí)，就加了就業(yè)機(jī)會(huì)，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，配合教學(xué)管理平臺(tái)，讓學(xué)生更加注重學(xué)習(xí)的過(guò)程，而不是學(xué)習(xí)結(jié)果，能激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐德淼.高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育現(xiàn)狀與“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究,2017(05):115-116+114.

[2]李昕.3D打印技術(shù)及其應(yīng)用綜述[D].2014.[3]王晶,宮凌勇.基于STEAM教育理念高校課堂教學(xué)模式改革新探[J].軟件導(dǎo)刊(教育技術(shù)),2017,16(09):21-25.

作者:張魁 周友行 張高峰 張模蘊(yùn) 陳睿 陳美良 單位:湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院